- •Брянский государственный университет
- •Содержание
- •Глава I
- •Глава II
- •Тема 1. Предмет биология клетки……………………………………………….…..11
- •Глава III
- •Содержание курса Лекционный курс
- •1. История учения о клетке
- •2. Современный этап в развитии цитологии
- •3. Генетический аппарат клетки
- •4. Воспроизведение клеток
- •5. Биологические мембраны
- •6. Обмен веществ в клетках
- •7. Биосинтез белков
- •Содержание лабораторно-практических занятий
- •Глава II занятие 1 введение в дисциплину
- •Иерархические уровни строения организма
- •Этапы изготовления гистопрепаратов и техника микроскопирования
- •Гистохимическое выявление разных веществ
- •Правила обращения с микроскопом
- •Правила работы с микроскопом
- •Практическая часть Задания
- •Контрольные вопросы.
- •Задания для аудиторной работы
- •Задания для внеаудиторной работы
- •Теоретическая часть
- •Одномембранные органоиды
- •Немембранные органоиды
- •Специальные органеллы
- •Включения
- •Препарат 1. Общая морфология клетки. «Печень аксолотля».
- •Препарат Сперматозоиды петуха.
- •Контрольные вопросы:
- •Задания для аудиторной работы
- •Задания для внеаудиторной работы
- •Теоретическая часть
- •Структурные компоненты клетки
- •Структурные компоненты клетки
- •Признаки прокариотов и эукариотов
- •Контрольные вопросы:
- •Заполните таблицу «Функции структурных компонентов ядра эукариотической клетки».
- •Практическая часть Задания Изучите препараты.Опишите общую морфологию ядра на разных препаратах. Найдите и назовите структурные компоненты ядра.
- •Препарат: Кровь лягушки.
- •Препарат: Кровь человека.
- •Контрольные вопросы:
- •Экзон–кодирующая последовательность нуклеотидов, определяющая последовательность аминокислот в белке.
- •Экспрессия гена – протекает по схеме :
- •Этапы считывания генетической информации
- •Рибонуклеиновая (р н к)
- •Транскрипция и процессинг
- •Хроматин
- •Тельце Барра
- •Хромосома
- •Состав хромосом
- •Ядерная оболочка
- •Ядрышко
- •2. Синтез белка
- •3. Образование субъединиц рибосом
- •Нуклеоплазма
- •Ядерные частицы:
- •Препарат: Яйцеклетка беззубки - анодонты ( яйцеклетка моллюска).
- •Препарат: Яйцеклетка лягушки.
- •Препарат: Яйцеклетка кошки.
- •Препарат : Политенные (гигантские) хромосомы в слюне двукрылых.
- •Контрольные вопросы:
- •Практическая часть препарат № 2 – Митоз в корешке лука.
- •Препарат № 3Митоз животной клетки, краевая зона печени аксолотля.
- •Задания
- •Сравнительная характеристика митоза и мейоза
- •Практическая часть
- •Практическая часть препарат № 5 Амитоз в клетках мочевого пузыря мыши.
- •Задания
- •Контрольные вопросы:
- •Занятие 3 Тема 3.Плазматическая мембрана (плазмалемма)
- •Задания для аудиторной работы
- •Задания для внеаудиторной работы
- •Теоретическая часть
- •Основные типы клеточных оболочек:
- •Межклеточные контакты и многоядерные структуры
- •Практическая часть
- •Пример синцития
- •Состав липидов клеточных мембран эукариот и прокариот
- •Поверхностный комплекс
- •Практическая часть Пример симпласта препарат 15 (гист.) Поперечно-полосатое (исчерченное) мышечное волокно
- •Препарат 4 (гист.) Язык кролика. Язык, листовидные сосочки.
- •Задание
- •Практическая часть
- •Виды промежуточных филаментов (по б. Албертсу и соавт.)
- •Организация и функции цитоскелета
- •Практическая часть
- •Задания
- •Препарат № 2 – митоз в корешке лука.
- •Препарат № 12 – Липидные (жировые) включения в клетках печени аксолотля.
- •Препарат № 13 – Включения гликогена в клетках печени аксолотля.
- •Препарат № 14 – Пигментные включения в хроматофорах кожи головастика
- •Препарат № 15 –Желточные включения в бластомерах
- •Контрольные вопросы
- •Типы рибосом
- •Клеточный центр
- •Органоиды движения
- •Практическая часть препарат № 4 Центросомы и ахроматиновое веретено митоза яйцеклетки лошадиной аскариды
- •Препарат № 16 Реснички эпителиальных клеток кишечника беззубки
- •Задания
- •Немембранные органоиды эукариотической клетки
- •Контрольные вопросы
- •Занятие 6 Тема 6.Одномембранные органоиды
- •Задания для аудиторной работы
- •Задания для внеаудиторной работы
- •Теоретическая часть
- •Эндоплазматическая сеть
- •Аппарат Гольджи
- •Лизосомы
- •Секреторные вакуоли
- •Пероксисомы
- •Сферосомы
- •Вакуоли и их производные
- •Функции одномембранных органоидов клетки
- •Практическая часть препарат № 9Аппарат Гольджи в нервных клетках спинального ганглия котенка
- •Препарат № 10Гранула зимогена
- •Препарат № 11 Секреторные гранулы в клетках Лейдинга кожи аксолотля
- •Задания
- •Контрольные вопросы
- •Занятие 7
- •Пластиды
- •Задания
- •Практическая часть
- •Сравнительная характеристика митохондрий и хлоропластов
- •Препарат №6 Хондриососмы в клетках печени амфибии
- •Препарат №7 Хондриососмы (митохондрии) в эпителиальных клетках. Кишечник аскариды
- •Препарат №8 Хондриососмы в клетках канальцев почки
- •Контрольные вопросы
- •Глава III темы для самостоятельного изучения
- •Тема 8: основные реакции тканевого обмена
- •Теоретическая часть
- •Тема 9. Жизненный путь клеток теоретическая часть
- •Клеточный цикл
- •Тема 10.Определение пола и половые различия клеток теоретическая часть
- •Глава IV
- •Тесты к лабораторно-практическим занятиям по дисциплине
- •Тема 1. Структурные компоненты эукариотической клетки
- •Тестовые задания
- •Тема 2. Ядро Тестовые задания
- •Тема 3. Плазматическая мембрана (плазмалемма) Тестовые задания
- •Тема 4. Цитоплазма. Цитоплазматический матрикс. Цитоскелет Тестовые задания
- •Тема 5. Немембранные органоиды Тестовые задания
- •Тема 6. Одномембранные органоиды Тестовые задания
- •Тема 7. Двумембранные органоиды Тестовые задания
- •Ключ ответов:
- •Глава V
- •1. Клетка есть единица структуры. Все живое состоит из клеток и их производных. Клетки всех организмов гомологичны.
- •2. Клетка есть единица функции. Функции целостного организма распределены по его клеткам. Совокупная деятельность организма есть сумма жизнедеятельности отдельных клеток.
- •3. Клетка есть единица развития. «Имеется всеобщий принцип развития для всех организмов, и этот принцип развития есть образование клеток».
- •История развития клеточной теории
- •Школа Пуркинье
- •Школа Мюллера и работа Шванна
- •Развитие клеточной теории во второй половине XIX века
- •Современная клеточная теория
- •Заключение
- •2. Свойства и признаки жизни
- •1. Обмен веществ. Любая биологическая система является открытой системой. Это означает, что она не может существовать без обмена с внешней средой химическим веществом, энергией и информацией.
- •2. Самовоспроизведение с изменением. Любая биологическая система способна воспроизводить себе подобную.
- •Краткая характеристика уровней жизни
- •3. Современная цитология: объект, предмет, методы.
- •Список литературы
- •Лекция 2. Морфология клетки
- •1. Общие принципы организации клетки. Морфологические типы клеток
- •Метаболический аппарат клетки
- •2. Структурные компоненты эукариотической клетки.
- •Лекция 3. Генетический аппарат клетки
- •1. Генетический аппарат прокариот
- •Генетический аппарат кишечной палочки
- •Разнообразие типов генетического аппарата прокариот
- •2. Генетический аппарат эукариот
- •Структура метафазных хромосом
- •3. Генетический аппарат полуавтономных органоидов
- •4. Системы репарации генетического аппарата
- •Лекция 4. Поверхностный аппарат клеток
- •1. Общая характеристика поверхностного аппарата
- •2. Рецепторы мембран
- •3. Транспорт веществ через мембраны
- •4. Межклеточные контакты
- •Лекция 5. Обмен веществ
- •1. Общая характеристика обмена веществ
- •Значение атф в обмене веществ
- •Основные типы пластического обмена
- •2. Электрон-транспортные цепи
- •Формирование электрохимического градиента
- •3. Энергетический обмен (дыхание)
- •Гликолиз
- •Цикл Кребса
- •Терминальное окисление
- •4. Пластический обмен (фотосинтез)
- •Световые реакции
- •Темновые реакции
- •Лекция 6. Биосинтез белков
- •1. Основные этапы биосинтеза белков. Генетический код
- •Генетический код. Ген и его роль в биосинтезе белков
- •2. Регуляция экспрессии генов
- •Регуляция экспрессии генов у прокариот
- •Регуляция экспрессии генов у эукариот
- •Лекция 7. Вирусы
- •3. Сопоставление прокариотической и эукариотической клеток.
- •4. Что такое вирусы?
- •1.Особенности строения клеток прокариот и эукариот
- •2. Клетки эукариот. Строение и функции
- •3. Сопоставление прокариотической и эукариотической клеток
- •Сравнение строения клеток бактерий, растений и животных
- •Автотрофные (аутотрофные) и гетеротрофные организмы
- •4. Что такое вирусы?
- •Эволюционное происхождение вирусов
- •Общий химический состав вирусов
- •Вирусная днк
- •Вирусная рнк
- •Углеводы
- •Другие компоненты вирионов
- •Строение и свойства вирусов
- •Размножение вирусов
- •Список используемой литературы
- •Лекция 8. Химический состав клеток
- •Химический состав клетки Атомный состав клетки
- •Молекулярный состав клетки
- •2. Вода
- •Органические вещества
- •Углеводы
- •Неорганические вещества клетки
- •Глава VI Аттестационно-педагогические измерительные материалы по дисциплине «Цитология»
- •Эталоны ответов
- •Глава VII цитологические и цитогенетические термины
- •Глава VIII
- •К экзамену по дисциплине «цитология»
- •Вопросы к гак по дисциплине «Цитология»
- •Список литературы
- •Основная литератуцра
- •Дополнительная литература
Глава V
ЛЕКЦИИ
ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ЦИТОЛОГИЯ»
ЛЕКЦИЯ 1. Введение в цитологию
1. Краткая история цитологии. Клетка как элемент и клетка как система. История развития клеточной теории.
2. Свойства и признаки жизни
3. Современная цитология: объект, предмет, методы. Значение цитологии, ее связь с другими науками.
1. Краткая история цитологии. Клетка как элемент и клетка как система
Изобретение микроскопа как необходимая предпосылка открытия клетки. Вопрос о пределе делимости материи издавна волновал человечество. Еще древнегреческий натурфилософ Демокрит (460-370 гг. до н. э.) предсказал существование атомов – частиц, неделимых без потери качества. Во второй половинеXVIIв. немецкий философ Готфрид Вильгельм Лейбниц создал учение о монадах. Монада – это мельчайшая частица, отражающая все свойства целого. Таким образом, Лейбниц предсказал существование элементарной биологической системы, обладающей всеми свойствами жизни.
Однако фактическое открытие и дальнейшее изучение клетки стало возможным только после изобретения микроскопа. Это связано с тем, что человеческий глаз не способен различать объекты с размерами менее 0,1 мм, что составляет 100 микрометров (сокращ. микрон или мкм). Размеры же клеток (а тем более, внутриклеточных структур) существенно меньше. Например, диаметр животной клетки обычно не превышает 20 мкм, растительной – 50 мкм, а длина хлоропласта цветкового растения – не более 10 мкм. С помощью светового микроскопа можно различать объекты диаметром в десятые доли микрона. Поэтому световая микроскопияявляется основным, специфическим методом изучения клеток.
Первые оптические приборы (простые линзы, очки, лупы) были созданы еще в XIIвеке. Но сложные оптические трубки, состоящие из двух и более линз, появляются только в концеXVIвека. В изобретении светового микроскопа принимали участие Галилео Галилей, отец и сын Янсены и другие ученые. Первые микроскопы использовались для изучения самых разнообразных объектов.
Открытие клетки как элемента тканей многоклеточных организмов. Английский натуралист (физик, астроном, геолог, биолог)Роберт Гукв серединеXVIIвека, изучая микроскопическое строение пробки, установил, что она состоит из вполне замкнутых пузырьков, или ячеек, разделенныхобщимиперегородками-стенками. Р. Гук назвал эти ячейки терминомcellula, который переводится на русский язык как «клетка». В дальнейшем Р. Гук изучал срезы стеблей различных растений и обнаружил в них аналогичные ячейки, которые, в отличие от мертвых клеток пробки, были заполнены «питательным соком». Следовательно, заслуга Р. Гука заключается не только в том, что он наблюдал клеточные стенки, но и в том, что он действительно является открывателем клетки какструктурной единицы организмов. Свои наблюдения Р. Гук изложил в своем труде «Микрография» (1665).
В 1671 г. в Лондонское Королевское Общество поступили доклады Марчелло МальпигииНеемии Грю. Оба исследователя работали независимо друг от друга, но их сочинения назывались одинаково – «Анатомия растений». В работе Н. Грю впервые употребляется термин «ткань». М. Мальпиги и Н. Грю сформулировалипенисто-ячеистую теорию: как пена состоит из пузырьков, так и ткань состоит из пузырьков-клеток.
Таким образом, в трудах Р. Гука, М. Мальпиги и Н. Грю клетка рассматривается как элемент, как составная часть ткани. Клетки разделены между собойобщимиперегородками и поэтому не могут быть мыслимы вне ткани, вне организма.
Долгое время считалось, что в состав тканей входят не только клетки, но и неклеточные структуры – волокна и сосуды – происхождение которых не связывалось с деятельностью клеток. На основании подобных взглядов была создана теория сосудисто-волокнистого строения организмов, которую разработал швейцарский физиолог Альбрехт фон Галлер в 1757-1766 гг. и дополнил немецкий ботаник Франц Мейен в 1830 г.
Открытие клетки как самостоятельной биологической системы. Голландский микроскопист–любительАнтонио ван Левенгук(1680) наблюдал одноклеточные организмы – «анималькули» (инфузории, саркодовые, бактерии) и другие формы одиночных клеток (форменные элементы крови, сперматозоиды). ВXVIIIв. фундаментальные наблюдения простейших провел немецкий натуралист-любитель Мартин Ледермюллер. Постепенно формировались представления о клетке как элементарном организме: в дальнейшем немецкий физиолог Эрнст фон Брюкке (1861) называл клеткуэлементарным организмом.
Проблема образования новых клеток. Академик Российской Академии наук Каспар Фридрих Вольф впервые поставил вопрос о возникновении клеток (его диссертация называлась «Теория зарождения» –Theoriagenerationis, 1759). По мнению К. Ф. Вольфа, клетки растений образуются из студневидной гомогенной массы в ходе органогенеза. К. Ф. Вольф был убежден в невозможности существования клеток вне ткани, однако в зрелых плодах он наблюдал отдельные клетки, не имеющие общей перегородки. К. Ф. Вольф установил, чтоклетка есть единица роста, то есть рост организмов сводится к образованию новых клеток.
Система взглядов К. Ф. Вольфа может считаться первой стройной клеточной теорией, однако эта теория не носила универсального характера. К. Ф. Вольф не рассматривал клеточную теорию применительно к животным клеткам: «Этот вопрос обойден молчанием, ибо он не представляет никаких трудностей». В то же время К. Ф. Вольф считал проблему образования клеточной ткани у животных «столь же важной, сколь и темной».
Немецкий естествоиспытатель Лоренц Окен (1809) на основе натурфилософских рассуждений пришел к выводу, что клетки одноклеточных и многоклеточных организмов гомологичны: «Первичный пузырек слизи в философском смысле может быть назван инфузорией... Растения и животные могут быть только лишь метаморфозами инфузорий... Организм представляет собою синтез инфузорий». Л. Окен считал, что клетки самопроизвольно возникли эволюционным путем из неклеточного вещества («первичной морской слизи»), а в настоящее время новообразование клеток невозможно. Однако взгляды Л. Окена не были подкреплены экспериментальными данными, что привело в дальнейшем к созданию к ошибочной теории цитогенеза.
Состояние цитологии в начале XIX в.В началеXIXвека немецкие ботаники Г. Линк, К. Рудольфи, Л. Тревиранус, И. Молденгауер доказали, что каждая растительная клетка является самостоятельной структурой («коробочкой»), покрытой непрерывной оболочкой. Немецкий ботаник Франц Мейен (1830) предсказал существование клеточных мембран: «клетка есть пространство, отграниченное вполне замкнутое мембраной». Это утверждение Мейена было несовместимо с отжившей пенисто-ячеистой теорией.
Клетки животных вплоть до начала XIXв. практически не изучались. Известны лишь отдельные наблюдения клеток эпидермиса кожи угря и эритроцитов (Феликс Фонтана, 1781-1787). В началеXIXвека в связи с развитием микроскопической техники и химии появилась возможность разнообразных способов подготовки микроскопических препаратов: фиксация, мацерация, дифференциальное окрашивание. В 1830-е гг. чешский гистолог Ян Пуркиня, немецкий физиолог Иоганнес Мюллер и его ученик Теодор Шванн показали, что клеточная структура является универсальной и для животных тканей.
Теодор Шванн, изучая структуру тканей хряща и хорды, доказал гомологичность растительных и животных клеток. Т. Шванн показал, что коллагеновые волокна соединительной ткани являются производными клеток. В своих работах Т. Шванн широко использует терминcytos(от греч. «полость») и его производные.
Клеточная теория Шванна-Шлейдена. В 1838–1839 гг. Теодор Шванн и немецкий ботаник Маттиас Шлейден сформулировали основные положения клеточной теории: